Промышленная теплоэнергетика. Классификация и основные показатели тепловых электрических станций. (Занятие 15) презентация

Электрическая стация – энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую.
Классификация:
По виду энергии:
Топливо (уголь, нефть, газ)
Радиоактивные элементы
Энергия ветра
Энергия воды
Солнечная радиация
Внутренняя теплота земли
Энергетические установки
По типу станции:
Тепловые ТЭС
Атомные АЭС
Ветровые
Гидроэлектростанции ГЭС
Приливные электростанции
Гелиоустановки
Геотермические установка

Классификация:
По виду теплового двигателя:
Паровая турбина
Газовая турбина
Дизельная установка
Тепловые электростанции
По виду отпускаемой энергии:
Конденсационные КЭС
Теплоэлектроцентрали ТЭЦ
Теплосиловая установка
С внутренним подводом теплоты
С внешним подводом теплоты
ДВС
ГТУ
Паротурбинные установки

Тепловая схема паротурбинной конденсационной ТЭС
1 – паровой котел, 2 – пароперегреватель, 3 – турбина, 4 – электрогенератор,
5 – конденсатор, 6 – насос, 7 – бак, 8 –насос, 9 – питательная вода,
10 – потери пара, 11 – подвод воды, 12 – насос, 13 - водоем

Атомные электрические станции
Работа атомных электростанций основана на делении ядер урана
При делении ядер испускается 2-3 нейтрона и γ-лучи и одновременно выделятся большая энергия
При делении 1 атома 23592U выделяется 200 МэВ энергии
1 г урана = 2,3·104 кВт·ч (3 т угля)

1 : 140
Атомные электрические станции
Критическая масса – наименьшая масса при которой может протекать цепная реакция (для урана-235 равна 50 кг – шар r=9 см)
Для смеси с замедлителем и оболочкой mкр=250г
Делится любыми нейтронами
Делится только от 1 нейтрона из пяти (остальные захватываются)
Природное соотношение
Медл.нейтрон
осколок
осколок
Быстрые нейтроны
Замедлитель
(тяжелая вода)
Медл. нейтроны
β
β
2 дня
23 мин
Обогащенный уран: 15% U235

Атомные электрические станции
Схема работы атомной электростанции на двухконтурном водо-водяном энергетическом реакторе (ВВЭР)

Атомные электрические станции
Сравнительный объем топлива, используемого за год одним реактором типа ВВЭР-1000
Достоинства атомных станций:
Небольшой объём используемого топлива и возможность его повторного использования после переработки (для сравнения, ежедневно одна только Троицкая ГРЭС мощностью 2000 МВт сжигает за сутки два железнодорожных состава угля);
2. Высокая мощность: 1000—1600 МВт на энергоблок;
3. Низкая себестоимость энергии, особенно тепловой.
4. Возможность размещения в регионах, расположенных вдали от крупных водноэнергетических ресурсов.

Атомные электрические станции
Недостатки атомных станций:
Облучённое топливо опасно, требует сложных и дорогих мер по переработке и хранению;
2. Нежелателен режим работы с переменной мощностью для реакторов, работающих на тепловых нейтронах;
3. С точки зрения статистики и страхования крупные аварии крайне маловероятны, однако последствия такого инцидента крайне тяжёлые;
4.Большие капитальные вложения, как удельные, на 1 МВт установленной мощности для блоков мощностью менее 700—800 МВт, так и общие, необходимые для постройки станции, её инфраструктуры, а также в случае возможной ликвидации.

Схема работы АЭС с кипящим реактором
Крупнейшая АЭС в мире Касивадзаки-Карива по установленной мощности находится в Японском городе Касивадзаки — в эксплуатации находятся пять кипящих ядерных реакторов (BWR) и два продвинутых кипящих ядерных реакторов (ABWR), суммарная мощность которых составляет 8,212 ГВт.

Утилизация энергии ветра
1 – ветроэнергетическая установка; 2 – компрессор; 3 – воздухосборник;
4 – вихревая труба; 5 – холодильник; 6 - нагреватель; 7 – насос;
8 – теплообменный аппарат; 9 - регулятор
Ветроэнергетическая установка с вихревой трубой

Энергоагрегат с низкотемпературным двигателем Стирлинга

Холодильные машины
Холодильная машина - устройство, служащее для отвода теплоты от охлаждаемого тела при температуре более низкой, чем температура окружающей среды.
Холодильные машины работают по принципу теплового насоса –
отнимают теплоту от охлаждаемого тела и с затратой энергии (механической, тепловой и т. д.) передают её охлаждающей среде (обычно воде или окружающему воздуху), имеющей более высокую температуру, чем охлаждаемое тело.

Холодильные машины
Классификация холодильных машин:
Парокомпрессионные,
Абсорбционные
Пароэжекторные
Воздушно-расширительные
Работа машин основана на том, что рабочее тело (холодильный агент) за счёт затраты внешней работы совершает обратный круговой термодинамический процесс)
В парокомпрессионных, абсорбционных и пароэжекторных машинах для получения эффекта охлаждения используют кипение низкокипящих жидкостей.
В воздушно-расширительных машинах охлаждение достигается за счёт расширения сжатого воздуха в детандере.

Холодильные машины
Схема работы парокомпрессионной холодильной машины:

Холодильные машины
Схема работы абсорбционной холодильной машины:

Холодильные машины
Схема работы пароэжекторной холодильной машины:

Холодильные агенты
Холодильный агент - хладагент, рабочее вещество холодильной машины, которое при кипении или в процессе расширения отнимает теплоту от охлаждаемого объекта и затем после сжатия передаёт её охлаждающей среде (воде, воздуху и т. п.).
В зависимости от температуры кипения при атмосферном давлении хладагенты подразделяют на 3 группы:
высокотемпературные (выше -10 °С),
умеренные (ниже -10 °С)
низкотемпературные (ниже -50 °С).
Основными хладагентами являются аммиак, фреоны (хладоны) и некоторые углеводороды.

Холодильные агенты
Фреоны - бесцветные без запаха газы или жидкости, хорошо растворимые в органических растворителях, в воде - очень плохо.
Наиболее распространены:
дифтордихлорметан CF2CI2 tкип - 29,8 °С,
фтортрихлорметан CFCI3 tкип - 23,8 °С
дифторхлорметан CHF2CI tкип - 40,8 °С
Обозначение фреонов:
буквы Ф и трёхзначного числа, последняя цифра которого равна числу атомов F, средняя - числу атомов Н плюс 1, первая - числу атомов С минус 1
Например, CF2CI2 обозначают как Ф-012 или Ф-12
C2F3CI3 - Ф-113.

Теплоснабжение
Промышленное теплоснабжение – обеспечение теплотой промышленных предприятий
Коммунальное теплоснабжение – подача теплоты в жилые и общественные здания
Теплоносители:
Дымовые газы
Вода и водяной пар
Перегретый пар
Горячая вода.
Источники теплоты:
ТЭЦ и котельные установки

Вентиляция
Назначение: поддержать химический состав и физическое состояние воздуха, удовлетворяющее гигиеническим требованиям (чистота, температура, влажность, скорость движения).
Вентиляция: естественная – до 3-х кратного обмена в час,
принудительная – при помощи вентиляторов.
По схеме подачи воздуха принудительная вентиляция классифицируется:
1 – приточная вентиляция
2 - вытяжная вентиляция
3 – комбинированная вентиляция

Схема принудительной вентиляции:
Основные элементы: воздуховоды, вентиляторы, регулирующие устройства, калорифер, фильтр для очистки воздуха, регенератор – теплообменник для регенерации теплоты отводимого воздуха